稻曲病菌T-DNA插入突变菌株B1241侧翼基因克隆

【目的】分析稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)致病力减弱的T-DNA插入突变菌株B1241的生物学性状和致病力,并结合分子生物学手段研究其T-DNA插入位点的侧翼基因,以解析突变基因在稻曲病菌生长和致病过程中的作用,从而为阐明稻曲病菌致病机制提供理论基础。【方法】以野生菌株P1作为对照,观察并检测突变菌株B1241的菌落形态、生长速率、孢子形态、产孢量等生物学性状;采用注射接种的方法将菌丝和孢子的混合液接种于水稻穗苞中,统计每穗发病的病粒数,分析B1241的致病性变化;突变菌株B1241在不含有潮霉素的PSA平板上转接5代之后,PCR检测T-DNA插入的稳定性并通过Southern杂交分析B1241中T-DNA插入的拷贝数;利用HiTail-PCR获得T-DNA插入位点的侧翼序列,经NCBI比对得到侧翼基因;运用RACE-PCR克隆插入位点侧翼基因全长;qRT-PCR分析侧翼基因的表达情况。【结果】经生物学特性观察及田间接种发现,与野生菌株P1相比,突变菌株B1241在固体培养基MM、PSA和TB3上的菌落和孢子形态以及生长速率无显著差异,其致病力、产孢能力均呈极显著下降。B1241在不含潮霉素的PSA平板上转接5代之后,仍能扩增到GFP和HPH基因,说明T-DNA已经稳定地插入到其基因组中。Southern杂交结果显示T-DNA在该突变菌株中以单拷贝的形式插入。经扩增并比对侧翼序列,T-DNA的插入位点处少了28 bp的稻曲序列,有37 bp在T-DNA及稻曲病菌基因组中都没有比对到。NCBI比对发现,侧翼基因Uvt-1241与UV-8b菌株的UV8b-7878基因同源,开放阅读框长2 317 bp,包含81和106 bp的2个内含子,编码709个氨基酸。经RACE-PCR获得基因全长2 650 bp,5'非编码区长度为14 bp,3'非编码区长度为319 bp。T-DNA插入在基因Uvt-1241的启动子区域,位于起始密码子之前516 bp处。qRT-PCR分析结果表明,Uvt-1241在该突变体中表达量下降。该基因编码一个糖基水解酶18家族的蛋白,同时含有一个保守结构域D××D×D×E。【结论】稻曲病菌突变菌株B1241中,T-DNA插入到基因Uvt-1241的启动子区域,从而导致该启动子功能部分缺失,基因表达量下降,使得突变菌株的生长、产孢等生物学特性及致病力发生改变,由此推测该基因可能在稻曲病菌生长及致病过程中起着重要的作用。     

贵州矿区放线菌多样性及对汞的抗性

为探明贵州喀斯特重金属污染区域土壤放线菌多样性特征以及为其污染修复应用奠定基础,从贵州铜仁地区的25份土壤样品中,采用梯度稀释涂布法,利用3种处理方式、7种培养基分离放线菌;通过形态特征、16SrDNA基因序列分析结合生理生化特征鉴定放线菌;同时筛选重金属汞抗性菌株。结果从土样中共分离出56株典型放线菌菌株,经初步鉴定,分属于链霉菌属、孢囊链霉菌属、高温单孢菌属、线杆菌属、间孢囊菌属、诺卡氏菌属、小单孢菌属;其中链霉菌属放线菌占68%。筛选出了1株对汞有较高抗性(75mg·L~(-1))的放线菌菌株,优良耐受菌株的最大抗性约85 mg·L~(-1),菌株经鉴定为枝链霉菌Streptomyces rameus。共分离出56株,分属于7个属的放线菌菌株;筛选出1株重金属汞高抗菌株,经鉴定为枝链霉菌。     

玉米SRO基因家族的鉴定及表达分析

【目的】SRO(similar to rcd one)是植物所特有的一类小蛋白家族,其在植物的生长发育,及应对非生物胁迫中发挥着重要功能。基于玉米全基因组数据库,鉴定玉米SRO家族基因,分析其序列、基因定位、蛋白结构及其系统进化关系,同时解析Zm SROs在玉米组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下的表达变化,为阐明SRO基因在玉米生长和逆境响应中的功能研究奠定基础。【方法】利用拟南芥SRO家族基因为探针,在玉米全基因组查找并下载玉米SRO基因序列,并从Maize GDB中获取玉米SRO基因相关信息,包括CDS、氨基酸序列及染色体位置等。通过生物信息学工具(GSDS2.0、Expasy-protparam、SOPMA、Plant-m PLoc、EMBL-EBI、MEME)对获得序列的基因结构、蛋白质分子量、等电点、二级结构、亚细胞定位、保守结构域、保守基序原件等进行预测和分析。同时利用Clustalx(1.83)和MEGA 6.0软件进行同源序列比对并构建系统进化树。运用实时荧光定量PCR技术分析玉米SRO组织表达特异性及其在高盐和干旱胁迫下SRO的表达变化情况。【结果】从玉米全基因组共鉴定6个SRO家族基因,分别命名为Zm SRO1a—Zm SRO1f。Zm SROs分布于第1、4、5和9染色体,包含2—5个内含子。序列分析发现CDS序列长度在1 215—1 791 bp;编码氨基酸数目为404—596 aa;分子量为45.23—66.78 k D;等电点为7.01—9.17。亚细胞定位分析发现Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d定位于叶绿体,Zm SRO1e则定位于过氧化氢酶体,Zm SRO1f定位于细胞核。系统进化树分析发现Zm SROs分为3个亚类,Ⅰa亚类包括Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c,Ⅰb亚类包括Zm SRO1f,Ⅰc亚类包括Zm SRO1d/Zm SRO1e。保守结构域分析结果显示Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e包含PARP和RST结构域,缺少WWE结构域,Zm SRO1f包含WWE和PARP催化中心,RST结构域缺失。Zm SROs蛋白共找到5个保守基序,命名为基序1—5。Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c包含所有保守基序,Zm SRO1d/Zm SRO1e缺少保守基序3,Zm SRO1f缺少保守基序5。组织表达分析发现Zm SROs在根系特异性表达。高盐胁迫下,玉米根系中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1c/Zm SRO1d/Zm SRO1e在1 h时显著上调表达,地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达,而Zm SRO1f在处理6 h显著上调表达。干旱胁迫下,玉米根系Zm SRO1e在1 h显著上调表达,Zm SRO1f在24 h显著上调表达;地上部中Zm SRO1a/Zm SRO1b/Zm SRO1d/Zm SRO1e均下调表达。【结论】玉米SRO家族基因包含6个成员,被划分为3个亚类,6个Zm SROs在玉米根系中特异性表达,且可以不同程度地响应干旱和高盐胁迫。     

芸薹属作物花粉发育相关基因MS1的生物信息学分析

[目的]利用生物信息学分析芸薹属作物MS1基因的结构功能,为作物杂种优势利用提供理论参考.[方法]以拟南芥花粉发育关键基因AtMS1为参考序列,通过BLAST比对获得同源基因序列,运用生物信息学方法对其编码氨基酸序列进行预测分析.[结果]从甘蓝型油菜、白菜、甘蓝等芸薹属作物基因组中获得4条同源序列,与AtMS1基因的相似性在88.0%以上,均含有3个外显子,其CDS序列长度均为2004 bp,编码667个氨基酸.4个芸薹属作物MS1蛋白均含有1个植物同源结构域(Plant homeodomain,PHD),属于亲水性不稳定蛋白,定位于细胞核,磷酸化以丝氨酸(Ser)为主,以苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)为辅;二级结构均由α-螺旋、β-转角、延伸链和无规则卷曲组成,其中α-螺旋所占比例最高,在40.00%以上,β-转角所占比例最低,仅为10.00%左右;其三级结构大致相同,均为球状的功能结构域.4个芸薹属作物MS1蛋白和AtMS1蛋白序列的相似性为95.69%.4个芸薹属作物MS1蛋白的PHD结构域序列高度保守,仅有3个位点氨基酸残基存在差异.19个不同植物的MS1同源蛋白聚为两大类,其中琴叶拟南芥、亚麻荠、萝卜的MS1蛋白与4个芸薹属作物MS1蛋白及拟南芥AtMS1蛋白聚为一类,均属于十字花科植物,即MS1蛋白的聚类结果与植物系统分类结果相吻合.[结论]芸薹属作物MS1基因属于PHD-finger基因家族,其序列高度保守,参与调控花粉发育成熟过程.     

小豆矮秆窄叶突变基因对农艺性状的影响

【目的】研究小豆矮秆窄叶突变体(nld)的遗传行为及观察矮秆窄叶突变基因控制的农艺性状的变化。【方法】选用高秆小豆种质资源GM904与nld进行杂交,对亲本和F2、F3、F4各世代分离群体中个体形态进行调查统计,对株高、茎粗、主茎节数、第1至5节间长、前10节间长、单株粒数、百粒重、单株产量、荚长、荚宽、单株荚数等15个农艺性状进行调查分析。【结果】遗传分析结果表明,突变体中矮秆窄叶性状由一对隐性单基因控制。各性状间存在一定的显著或极显著差异,其中株高、茎粗、主茎节数、前10节间长、荚长、单株荚数的广义遗传力达到0.9以上,可作为小豆杂交育种的选择指标。【结论】矮秆窄叶突变基因导致株高变矮,叶变窄,茎变细,主茎节数减少,各节间长缩短,荚变小,产量显著降低。     

基于COI条形码的根口水母科Rhizostomatidae水母分子系统进化研究

为探讨DNA条形码基因COI序列在根口水母科Rhizostomatidae水母物种鉴定中的有效性,分析了根口水母科3属6种水母及口冠水母科1属1种共计265条线粒体COI基因同源序列,利用MEGA 3.0计算根口水母科种内与种间的遗传距离,并基于邻接法(Neibour-Joining,NJ)、最大似然法(Maximum Likelihood,ML)和贝叶斯法(Bayesian,BI)构建了其分子系统进化树。结果表明:4个属7种水母种类COI基因同源序列长度为482 bp,种间遗传距离为0.065~0.235,平均遗传距离为0.198,种内遗传距离为0~0.032,平均为0.006,其中种间平均遗传距离(0.198)显著大于种内平均遗传距离(0.006),种间遗传距离是种内遗传距离的33倍;根口水母科水母种间遗传距离均大于Hebert推荐区分物种的最小种间遗传距离(0.02);采用NJ法、ML法和BI法构建的分子系统树拓扑结构基本一致,同一物种不同个体间均能聚成独立的单系群,表明COI基因可作为根口水母科水母种类准确鉴定的有效条形码基因;系统进化树显示,海蜇属为单系群,系统进化分析结果与形态分类学的观点并不十分一致。研究表明,COI基因序列在根口水母科不同阶元间变异较大,适合于根口水母科水母种类鉴定及群体水平的分子标记。     

菊花CmAP1基因克隆及其植物表达载体构建

[目的]克隆菊花CmAPETALA1基因(CmAP1)并构建植物表达载体,为该基因功能的遗传改良打下研究基础.[方法]采用同源克隆及RT-PCR从菊花叶片中克隆CmAP1基因,运用在线生物信息学分析工具对其核苷酸及氨基酸序列进行分析,利用实时荧光定量PCR对该基因的组织表达差异进行分析,并用双酶切法将目的基因与pCAMBIA1300载体连接,构建植物表达载体.[结果]克隆获得的CmAP1基因(GenBank登录号KU872999)编码区开放阅读框(ORF)长741 bp,编码246个氨基酸;CmAP1蛋白属亲水性蛋白,分子质量约28.3 kD、理论等电点(pI)为8.76,预测该蛋白内含10个磷酸化位点和2个潜在的N-糖基化位点;蛋白氨基酸序列比对和系统发育进化分析结果表明,CmAP1蛋白与CDM111蛋白的同源性达98%,属MADS-box基因家族A类基因的euAP1分支;实时荧光定量PCR分析结果表明,CmAP1基因在花蕾中表达量极高,在舌状花和筒状花中表达量较低,而在营养器官中仅痕量表达.将CmAP1基因连接到pCAMBIA1300载体上,可成功构建植物表达载体pCAMBIA1300-CmAP1.[结论]CmAP1基因在花的发育及形成过程中发挥重要作用,成功构建获得的植物表达载体pCAMBIA1300-CmAP1可为后期利用基因工程手段改变菊花花形态结构、调控花期及遗传改良打下基础.     

港口航道致病性细菌检测微阵列基因芯片的研制

[目的]制备出一套针对港口航道致病性细菌检测的基因芯片,为港口航道基因芯片检测技术的研究及应用打下基础.[方法]采用常规方法提取目标菌株基因组DNA,以16S rDNA通用引物和gyrB基因保守区引物进行PCR扩增,使用AlleleID 6.0和Array Designer 4.25对扩增获得的目的片段进行寡核苷酸探针设计,经PCR筛选验证,目标探针以氨基化修饰后通过芯片点样仪点制在醛基玻片上;优化芯片杂交固定条件,并用于港口航道的水样检测,以验证微阵列基因芯片的检测效果.[结果]优化后的芯片杂交固定条件为探针点样浓度10μmol/L、紫外交联时间2.0 h、杂交温度65℃,有效提高了基因芯片检测的灵敏度,与传统检测方法相比可实现快速、高通量、准确的目标.研制的微阵列基因芯片可特异性检测出港口航道中含有的霍乱弧菌(Vibrio cholerae)、阴沟肠杆菌(Emterobacter cloacae)、溶藻弧菌(V.alginolytivus)、哈氏弧菌(V.harveyi)、副溶血弧菌(V.parahemolyticus)、嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)和创伤弧菌(V.vulnificus)等7株致病性细菌,且均未出现非特异性杂交.[结论]针对港口航道致病性细菌建立的微阵列基因芯片检测技术具有特异性强、灵敏度高、快速便捷的特点,可用于港口航道及周边地区的海洋环境监测和海产品质量安全检测.     

甘蔗细胞壁转化酶基因(SoCIN1)克隆及其在转基因烟草中的表达特性分析

[目的]克隆甘蔗细胞壁转化酶基因(SoCIN1)并分析其在转基因烟草植株中的表达特性,为研究CIN1基因功能提供参考.[方法]克隆SoCIN1基因,利用基因重组技术构建植物正义表达载体pBI121-SoCIN1,采用叶盘法经农杆菌EHA105介导将其转化烟草品种K346.经抗性筛选和PCR扩增验证后获得转SoCIN1基因烟草植株,采用半定量PCR检测叶片SoCIN1基因的表达量,并测定叶片可溶性糖含量、CIN活性及株高(以野生型烟草为对照).[结果]克隆获得的SoCIN1基因长度为1731 bp,与GenBank已公布的SoCIN1基因(JQ312298)核苷酸序列同源性达100%,并通过构建其植物正义表达载体转化烟草.PCR扩增鉴定结果表明,SoCIN1基因已整合至烟草基因组DNA.对F0和F1代进行转基因烟草连续筛选,获得4个转SoCIN1基因烟草株系(T-1、T-2、T-3和T-4).在4个株系的叶片中均检测到SoCIN1基因的表达,其中以在T-1株系叶片中SoCIN1基因表达量最高,其次是T-3株系,最低的是T-4株系.4个株系叶片的可溶性糖含量、CIN活性及株高均高于野生型烟草,其中CIN活性显著高于野生型烟草(P<0.05,下同),且T-1株系CIN活性高于其他3株系;T-1、T-2和T-3株系叶片可溶性糖含量分别显著高于野生型烟草39.68%、19.95%和31.15%;T-1、T-2、T-3和T-4株系的株高较野生型烟草分别提高了15.57%、2.90%、5.74%和5.22%,但仅T-1株系与野生型烟草存在极显著差异(P<0.01).[结论]转SoCIN1基因烟草叶片过表达SoCIN1基因,能提高烟草的CIN活性和可溶性糖含量,促进植株生长,由此推测该基因在甘蔗生长发育和蔗糖积累过程发挥作用.     

作物基因漂移研究综述

概述了作物基因漂移的研究意义及其对整个生态环境的影响,认识到作物基因漂移对野生近缘种资源的保护和利用、作物的适应性进化和多样化的进程等方面具有的深层次意义;结合现代分子生物技术,建立合理的检控系统模型,进而深入研究转基因作物的释放环境的关系,能更好地指导转基因作物的田间试验工作。